МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ АЗОТА ДЛЯ СИСТЕМЫ ГОРЕНИЯ С ПОСЛОЙНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ СМЕСИ

Отмечается, что поскольку состав смеси в камере сгорания (КС) двигателя с послойным зарядом характеризуется суще- ственной неоднородностью, традиционные модели сгорания и кинетики окисления азота оказываются малодостоверными. Предложено разделить весь объем КС сгорания на зоны с раз- личным распределением состава смеси. На этой основе разра- ботаны алгоритм модели и методика расчета текущей темпера- туры рабочего тела и динамики окисления азота в КС двигателя с непосредственным впрыскиванием бензина. Предложенная методика отличается от существующих тем, что в ней предусмо- 161 трена возможность проведения расчета для резко неоднород- ного состава (расслоенных) смесей, а количество выделенных расчетных зон может быть принято практически неограничен- но. Методика расчета позволяет определить локальные образо- вания оксидов азота в зависимости от таких реальных факторов, как распределение топлива по объему КС, локальных скоростей сгорания и теплообмена в локальных зонах, а также локальной температуры в пространстве КС ДВС, существенно отличав- шейся от индикаторной температуры рабочего тела. Для двигателя VW с послойной организацией заряда про- ведены расчеты процесса сгорания в отдельных зонах и дина- мики окисления азота. Доля оксида азота для начальной зоны сгорания превышает другие зоны и для режима работы иссле- дуемого ДВС на послойном заряде достигает 1100 млн-1, что в 1,64 раза превышает концентрацию NO в средней зоне и 2,9 раза − в конечной зоне. При этом совокупный по всему объему КС выход оксидов азота снижается в 2,2 раза по сравнению с традиционным вариантом сгорания однородной гомогенной смеси.

Me thod of calculation of the nitrogen oxidation process for a combustion system with stratifi ed distribution of the mixture

It i s noted that traditional models of combustion and oxidation kinetics of nitrogen lose accuracy due to the fact that the composition of the mixture in the combustion chamber (CC) of an engine with stratifi ed charge is characterized by substantial heterogeneity. We propose to divide the entire volume of the CC into combustion zones with different composition of the mixture. This provides the basis for development of a modeling algorithm and a method of calculating the actual temperature of the working substance and dynamics of nitrogen oxidation in a gasoline engine with direct injection. The difference between the proposed method and other existing ones is that it offers the possibility to do calculation for mixtures with greatly non-homogeneous composition (stratifi ed mixtures), and the number of the zones is almost unlimited. The method allows to detect local formation of nitrogen oxides, depending on such factors as the distribution of fuel inside CC, local combustion and heat transfer speeds and local temperature in the CC, which are signifi cantly different from the indicator value of the working substance temperature. The calculations of the combustion process in different zones and dynamics of nitrogen oxidation have been performed for a VW Engine with stratifi ed charge organization. The concentration of nitrogen oxide in the primary combustion zone is higher than in other zones. In the studied operation mode of the stratifi ed charge combustion engine it reaches 1100 million-1, which is 1.64 times higher than the concentration of NO in the central zone and 2.9 times higher 170 than in the end zone. At the same time the total emission of nitrogen oxides for the entire volume of the CC is reduced by 2.2 times, compared with the traditional homogeneous combustion of homogeneous mixture.